“高冷”高能物理有望秒杀肿瘤——新加速器技术能减少癌症放疗副作用

“高冷”高能物理学和恼人的肿瘤细胞似乎没有关系。然而，美国科学家目前正在开发的基于加速器的新技术有望将癌症放射治疗的持续时间从几分钟缩短到不到一秒钟，以减少癌症放射治疗的副作用。为高能物理开发的技术将帮助患者在植入未来的紧凑型医疗设备后获得更有效的放射治疗。

眨眼间杀死肿瘤

根据美国《每日科学》网站上最近的一份报告，美国能源部下属的SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学团队目前正在实施两个项目，以开发可能的肿瘤治疗方法:一个项目使用x光；另一种使用质子。

这两个项目背后的想法是以极快的速度轰击癌细胞，使器官和其他组织在轰击期间不能移动，这将减少辐射击中和破坏肿瘤周围健康组织的可能性，并使放射治疗更加精确。

斯坦福大学医学院放射肿瘤学副教授比利·卢(Billy Lew)说:“这将是控制器官和组织连续运动的终极方法，方法是在一眨眼的时间里，将所有的放射剂量集中在一次治疗中。这是对我们今天使用的方法的重大改进。”

在上述两个项目中，实验室粒子物理和天体物理学教授萨米·坦塔维与楼进行了合作。他说:“为了足够有效地发射高强度辐射，我们需要一个技术先进数百倍的加速器结构。我们得到的钱将帮助我们建造这些设施。”

x光闪光传送系统

其中，名为PHASER的项目将开发一种x光闪光传输系统。

在目前研究人员开发的医疗设备中，电子飞越大约1米长的管状加速器结构，并从同时以相同方向穿过加速器管的射频场获得能量。电子的能量然后被转换成x光。

在过去的几年里，PHASER项目团队已经开发并测试了一种具有特殊形状的加速器原型，以及一种将射频场送入加速器管的新方法。在模拟中，这些组件显示了预期的性能，这将为加速器设计铺平道路，在紧凑的尺寸中具有更强大的功能。

SLAC实验室粒子物理和天体物理学教授萨米·坦塔维说:“接下来，我们将建造这个加速器结构，并测试这项技术的风险。这项技术可能会在3到5年内形成第一个可最终用于临床试验的实用装置。”

斯坦福大学放射肿瘤学系明年将为这些项目提供约100万美元的资助。PHASER部门由卢和坦塔维共同领导，旨在将PHASER概念转化为功能性设备。

更健康的质子传递系统

从本质上说，质子对健康组织的伤害小于x光，因为它们在人体内较小的空间内储存了杀死肿瘤的能量。然而，质子疗法需要大型设备来加速质子并调节它们的能量；还必须使用重达数百吨的磁铁在病人身体周围移动，以便将质子束导向目标。

SLAC科学家表示，他们希望使用创新的方法来操纵质子束，使未来的设备更简单、更紧凑、更快速。这个目标可能很快就会成为“梦想成真”，因为美国能源部已经拨款170万美元，在未来三年开发这项技术。

卢和坦塔维等人表示:“我们现在可以继续设计、制造和测试类似于PHASER项目中的加速器结构，这将能够控制质子束、调节能量并实时提供高辐射剂量。”

除了使癌症治疗更加精确，快速放射治疗还有其他好处。

卢解释说:“我们已经在实验小鼠中看到，当我们非常迅速地释放辐射剂量时，对健康细胞的损害较小，但是杀死肿瘤的效果相当于甚至优于暴露时间较长的常规疗法。如果在人类身上发现同样的结果，它将成为放射治疗领域的一种全新模式。”

此外，该项目的另一个关键目标是让全世界的患者更容易接受放射治疗。斯坦福大学医学院放射肿瘤学副教授比利·卢(Billy Lew)表示，如今，全球数百万患者无法接受癌症治疗，只能接受保守治疗。我们希望我们的工作能为更多的病人提供最好的治疗。(北京，12月6日，《科技日报》)